直流到直流变换器组件

摘要

一种DC到DC变换器组件，用于连接第一高电压DC功率传输网络和第二高电压DC功率传输网络，DC到DC变换器组件包括逆变器，其具有第一和第二端子，第一和第二端子在使用中可连接到第一高电压DC功率传输网络。逆变器由模块化多级变换器来定义，模块化多级变换器包括第一逆变器支路，第一逆变器支路在第一和第二端子之间延伸并且具有被第三端子所分开的第一和第二逆变器支路部。每个逆变器支路部包括至少一个合理化模块，至少一个合理化模块具有与至少一个能量存储器件并联连接的第一和第二组串联连接的电流控制元件的。DC到DC变换器组件也包括整流器，其通过第一链接电连接到逆变器的第三端子并且在使用中可连接到第二高电压DC功率传输网络。

权利要求

1.一种DC到DC变换器组件，其用于连接第一高电压DC功率传输网络和第二高电压DC功率传输网络，所述DC到DC变换器组件包括：

逆变器，其具有第一端子和第二端子，所述第一端子和所述第二端子在使用中可连接到第一高电压DC功率传输网络，所述逆变器由模块化多级变换器来定义，所述模块化多级变换器包括第一逆变器支路，所述第一逆变器支路在所述第一端子和所述第二端子之间延伸并且具有被第三端子所分开的第一逆变器支路部和第二逆变器支路部，每个逆变器支路部包括至少一个合理化模块，所述至少一个合理化模块具有第一组串联连接的电流控制元件和第二组串联连接的电流控制元件，所述第一组串联连接的电流控制元件和所述第二组串联连接的电流控制元件以全桥配置与至少一个能量存储器件并联连接，以定义可以提供零、正或者负电压的2象限双极合理化模块，每组电流控制元件包括有源开关元件和无源电流检查元件，所述有源开关元件用于选择性地引导电流通过所述能量存储器件，所述无源电流检查元件将流过所述合理化模块的电流限制为单方向，所述电流控制元件和每个能量存储器件组合以选择性地提供电压源，以在所述第三端子处合成AC电压；以及整流器，其通过第一直接电链接被电连接到所述逆变器的所述第三端子，并且在使用中可连接到第二高电压DC功率传输网络，所述整流器被配置成将由所述第一直接电链接输送的所述AC电压转换为第二DC电压，以供给到所述第二高电压DC功率传输网络。

2.根据权利要求1所述的DC到DC变换器组件，其中，所述逆变器包括在所述第一端子和所述第二端子之间延伸的第二逆变器支路，所述第二逆变器支路具有被第四端子所分开的第三逆变器支路部和第四逆变器支路部，所述第四端子通过第二直接电链接被电连接到所述整流器，所述第三逆变器支路部和所述第四逆变器支路部中的每一个包括至少一个合理化模块或者所述第三逆变器支路部和所述第四逆变器支路部中的每一个包括电压存储元件。

3.根据权利要求2所述的DC到DC变换器组件，其中，所述逆变器包括在所述第一端子和所述第二端子之间延伸的第三逆变器支路，所述第三逆变器支路具有被第五端子所分开的第五逆变器支路部和第六逆变器支路部，所述第五端子通过第三直接电链接被电连接到所述整流器，所述第五逆变器支路部和所述第六逆变器支路部中的每一个包括至少一个合理化模块或者所述第五逆变器支路部和所述第六逆变器支路部中的每一个包括电压存储元件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的DC到DC变换器组件，其中，所述整流器包括一个或者多个整流器支路，每个整流器支路对应于各自的逆变器支路并且包括相应的整流器支路部，各个整流器支路中的所述整流器支路部包括至少一个合理化模块和/或无源电流检查元件。

5.根据权利要求1所述的DC到DC变换器组件，其中，每组电流控制元件中的所述有源开关元件包括与其并联连接的反向并联二极管。

6.根据权利要求5所述的DC到DC变换器组件，其中，每个反向并联二极管被配置成在使用中抑制电流通过其所位于的所述逆变器或者整流器从相应的逆变器或者整流器在使用中所连接到的高电压DC功率传输网络流动到已经发生故障的高电压DC功率传输网络。

7.根据权利要求1所述的DC到DC变换器组件，其中，所述逆变器包括控制器，所述控制器被配置成在高频下对至少一个逆变器支路的所述合理化模块中的每个开关元件进行切换，以在位于所述至少一个逆变器支路的逆变器支路部之间的相应端子处产生高频AC电压。

8.根据权利要求1所述的DC到DC变换器组件，其中，所述逆变器包括控制器，所述控制器被配置成在低频下对至少一个逆变器支路的所述合理化模块中的每个开关元件进行切换，以在位于所述至少一个逆变器支路的逆变器支路部之间的相应端子处产生低频AC电压。

9.根据权利要求1所述的DC到DC变换器组件，其中，所述逆变器包括控制器，所述控制器被配置成将至少一个逆变器支路的逆变器支路部切换为同时导通，以将流到所述逆变器内的电流的一部分转移出与所述至少一个逆变器支路电连接的相应直接电链接。

说明书

直流到直流变换器组件

技术领域

[0001] 本发明涉及直流到直流变换器组件，更具体地说，涉及用于连接第一和第二高电压直流功率传输网络的直流到直流变换器。

背景技术

[0002] 随着可再生能源发电机的日益普及，例如离岸风力，将直流（DC）电功率从一个高电压DC功率传输网络输送到另一个高电压DC功率传输网络的需求不断增加。

[0003] 高电压DC网络之间的这种传输可以通过提供由大功率变压器14相互连接的第一和第二常规电压变换器10、12来实现，如图1所示。

[0004] 在第一操作模式下，第一电压变换器10将来自第一高电压DC网络16的输入DC电压转换为交流电压，变压器14升高或者降低该交流电压以允许第二电压变换器12将其转换为第二高电压DC网络18中所需要的期望输出DC电压。

[0005] 在第二操作模式下，第二电压变换器12将来自第二高电压DC网络18的输入DC电压转换为交流电压，变压器14升高或者降低该交流电压以允许第一电压变换器10将其转换为第一高电压DC网络16中所需要的期望输出DC电压。

[0006] 这样的第一和第二常规电压变换器10、12提供了各种不同的功能并且因而在许多DC功率传输场合下是可行的。然而，其需要两个全额定功率电子变换器，即，常规电压变换器10、12，以及中间变压器14，意味着其往往体积大、质量重并且价格昂贵。

[0007] 因此，需要连接第一和第二高电压DC功率传输网络的体积小、重量轻、价格便宜并且性能可靠的装置。

发明内容

[0008] 根据本发明的一个方面，提供了一种DC到DC变换器组件，其用于连接第一高电压DC功率传输网络和第二高电压DC功率传输网络，该DC到DC变换器组件包括：

[0009] 逆变器，其具有第一端子和第二端子，所述第一端子和所述第二端子在使用中可连接到第一高电压DC功率传输网络，所述逆变器由模块化多级变换器来定义，所述模块化多级变换器包括第一逆变器支路，所述第一逆变器支路在所述第一端子和所述第二端子之间延伸并且具有被第三端子所分开的第一逆变器支路部和第二逆变器支路部，每个逆变器支路部包括至少一个合理化模块，所述至少一个合理化模块具有均与至少一个能量存储器件并联连接的第一组串联连接的电流控制元件和第二组串联连接的电流控制元件，每组电流控制元件包括有源开关元件和无源电流检查元件，所述有源开关元件用于选择性地引导电流通过所述能量存储器件，所述无源电流检查元件将流过所述合理化模块的电流限制为单方向，所述电流控制元件和所述或每个能量存储器件组合以选择性地提供电压源，以在所述第三端子处合成AC电压；以及

[0010] 整流器，其通过第一链接电连接到所述逆变器的所述第三端子，并且在使用中可连接到第二高电压DC功率传输网络，所述整流器被配置成将由所述第一链接输送的所述AC电压转换为第二DC电压，以供给到所述第二高电压DC功率传输网络。

[0011] 在每组电流控制元件中所包含的无源电流检查元件很大地减少了DC到DC变换器组件中有源元件（即，在不同的操作配置之间可操作地改变的元件）的数量，同时允许剩余的有源开关元件继续选择性地引导电流通过所述或每个相应的能量存储器件，从而提供必要的电压源以合成AC电压，并且因此允许从第一高电压DC功率传输网络到第二高电压DC功率传输网络的功率转移。

[0012] 这样的无源电流检查元件比有源元件更轻、更小、更简单，并且也因此更便宜和更可靠。所产生的DC到DC变换器组件因而能够提供用于连接第一与第二高电压DC功率传输网络的体积小、重量轻、价格便宜并且性能可靠的装置。

[0013] 优选地，所述逆变器包括在所述第一端子和所述第二端子之间延伸的第二逆变器支路，所述第二逆变器支路具有被第四端子所分开的第三逆变器支路部和第四逆变器支路部，所述第四端子通过第二链接电连接到所述整流器，所述第三逆变器支路部和所述第四逆变器支路部中的每一个包括至少一个合理化模块或者所述第三逆变器支路部和所述第四逆变器支路部中的每一个包括电压存储元件。

[0014] 这样的配置增加了灵活性，据此所述变换器组件能够经由所述第一和第二链接将功率从第一高电压DC功率传输网络转移到第二高电压DC功率传输网络。

[0015] 在第三逆变器支路部和第四逆变器支路部中的每一个中所包含的至少一个合理化模块提供了大范围的输入第一DC电压与输出第二DC电压之间的不同比例，同时在第三逆变器支路部和第四逆变器支路部中的每一个中所包含的电压存储元件更进一步简化了所述变换器组件的元件结构，导致附加的尺寸、重量和成本节约。

[0016] 可选地，所述逆变器包括在所述第一端子和所述第二端子之间延伸的第三逆变器支路，所述第三逆变器支路具有被第五端子所分开的第五逆变器支路部和第六逆变器支路部，所述第五端子通过第三链接电连接到所述整流器，所述第五逆变器支路部和所述第六逆变器支路部中的每一个包括至少一个合理化模块或者所述第五逆变器支路部和所述第六逆变器支路部中的每一个包括电压存储元件。

[0017] 这样的进一步增加了灵活性，据此所述变换器组件能够经由所述第一、第二和第三链接将功率从第一高电压DC功率传输网络转移到第二高电压DC功率传输网络。例如，所包含的第一、第二和第三逆变器支路允许本发明的变换器组件处理三相功率传输。

[0018] 在第五和第六逆变器支路部中的每一个中所包含的至少一个合理化模块提供了大范围的输入第一DC电压与输出第二DC电压之间的不同比例，同时在第五和第六逆变器支路部中的每一个中所包含的电压存储元件更进一步简化了所述变换器组件的部件结构，导致附加的尺寸、重量和成本节约。

[0019] 所述整流器可以包括一个或者多个整流器支路，所述或每个整流器支路对应于各自的逆变器支路并且包括相应的整流器支路部，各个整流器支路中的所述整流器支路部包括至少一个合理化模块和/或无源电流检查元件。

[0020] 所包含的一个或者多个整流器支路提供了从由各个链接所输送的AC电压到用于供给到第二高电压DC功率传输网络的第二DC电压的期望的电平的理想转换。

[0021] 此外，在一个或者多个整流器支路中所包含的至少一个合理化模块允许所述变换器组件改变由各自的链接所传送的AC电压与供给到第二功率传输网络的第二DC电压的幅度比例，同时在一个或者多个整流器支路中所包含的无源电流检查元件导致给定的整流器支路具有简化的元件结构。

[0022] 在本发明的优选实施例中，至少一个合理化模块包括第一组串联连接的电流控制元件和第二组串联连接的电流控制元件，所述第一组串联连接的电流控制元件和所述第二组串联连接的电流控制元件以全桥配置与各自的能量存储器件并联连接，以在单向传导电流时定义可以提供零、正或者负电压的2象限双极合理化模块。

[0023] 这样的配置允许所述至少一个模块为其所位于的逆变器或者整流器上的电压幅度增加或者电压幅度减小做出贡献，同时允许从第一高电压DC网络到第二高电压DC网络的功率转移。

[0024] 可选地，每组电流控制元件中的所述有源开关元件包括与其并联连接的反向并联二极管。

[0025] 优选地，每个反向并联二极管被配置成在使用中抑制电流通过其所位于的所述逆变器或者整流器从相应的逆变器或者整流器在使用中所连接到的高电压DC功率传输网络流动到已经发生故障的高电压DC功率传输网络。

[0026] 所包含的这样的反向并联二极管允许本发明的变换器组件处理第一或者第二高电压DC功率传输网络的一个中的故障并且该故障传播到另一个网络。这是非常理想的，因为其允许两个现有高电压DC功率传输网络的连接但却不会增加任一个网络中的故障水平。因此，现有的电缆、传输线以及保护设备可以被继续使用而无需升级其性能以适应增加的可能从新连接的网络上以另外的方式流出的故障电流。

[0027] 所述或每个链接将所述整流器与所述逆变器的相应的端子直接电连接。

[0028] 这样的配置更进一步简化了所述变换器组件的元件结构，并且因此进一步减小变换器组件的尺寸、重量和成本。

[0029] 在本发明的又一个优选实施例中，所述或每个链接经由功率变压器将所述整流器与所述逆变器的相应的端子电连接。

[0030] 所述或每个链接内所包含的功率变压器提供了更大范围的第一与第二DC电压之间的电压幅度比例。

[0031] 所述逆变器可以包括控制器，所述控制器被配置成在高频下对至少一个逆变器支路的所述合理化模块中的所述或每个开关元件进行切换，以在位于所述至少一个逆变器支路的逆变器支路部之间的相应端子处产生高频AC电压。

[0032] 在每个逆变器支路的端子处产生的高频AC电压提供了减小位于介于逆变器与整流器之间的所述或每个相应的链接内的任何功率变压器的尺寸和重量的机会。

[0033] 可选地，所述逆变器包括控制器，所述控制器被配置成在低频下对至少一个逆变器支路的所述合理化模块中的所述或每个开关元件进行切换，以在位于所述至少一个逆变器支路的逆变器支路部之间的相应端子处产生低频AC电压。

[0034] 操作由所述逆变器与整流器之间的每个链接所传送的AC电压使得变换器组件能够适应所述或每个所述的链接内的常规大功率变压器的使用。

[0035] 优选地，所述逆变器包括控制器，所述控制器被配置成切换至少一个逆变器支路的逆变器支路部为同时导通，以将流到所述逆变器内的电流的一部分转移出与所述至少一个逆变器支路电连接的相应链接。

[0036] 将流到逆变器内的电流的一部分转移出一个或者多个链接的能力意味着其也有可能改变流过所述或每个链接的电流的幅度，并且因此改变从逆变器流到整流器的电流的幅度。

[0037] 改变由所述或每个链接从逆变器传输到整流器的电流和电压两者的幅度的组合能力允许本发明的变换器组件在逆变器和整流器之间维持功率平衡，并且因此无需在逆变器与整流器之间包括大功率变压器。因此，这样的变换器组件将比包括功率变压器的变换器组件更小、更轻以及更加便宜。

附图说明

[0038] 接下来，参考附图通过非限制性的示例对本发明的优选实施例进行简单说明，其中：

[0039] 图1示出了常规的DC到DC连接方案；

[0040] 图2示出了根据本发明的第一实施例的DC到DC变换器组件；

[0041] 图3（a）到图3（c）分别示出了形成图2中所示的DC到DC变换器组件的部分在三种操作配置中的每一种的合理化模块；

[0042] 图4示出了图2中所示的变换器组件的故障响应；

[0043] 图5示出了根据本发明的第二实施例的DC到DC变换器组件；

[0044] 图6示出了根据本发明的第三实施例的DC到DC变换器组件；

[0045] 图7示出了根据本发明的第四实施例的DC到DC变换器组件；

[0046] 图8（a）和图8（b）示出了图7中所示的DC到DC变换器的功能；

[0047] 图9示出了根据本发明的第五实施例的DC到DC变换器组件；以及

[0048] 图10示出了根据本发明的第六实施例的DC到DC变换器组件。

具体实施方式

[0049] 如图2所示，根据本发明的第一实施例的DC到DC变换器组件一般地由附图标记30来标明。

[0050] 该DC到DC变换器组件包括逆变器32，逆变器32具有第一和第二端子34和36，第一和第二端子34和36在使用中可连接到第一高电压DC功率传输网络16。

[0051] 逆变器32由模块化多级变换器38来定义，在所示的实施例中，模块化多级变换器38包括第一、第二和第三逆变器支路40、42、44，每个支路在第一与第二端子34、36之间延伸。第一电压存储器件46（例如，第一电容器48）也在第一和第二端子34、36之间延伸，以向交流电流纹波提供路径，并且使来自第一高电压DC网络16、提供到逆变器32的第一DC电压V1稳定。

[0052] 第一逆变器支路40包括被第三端子54所分开的第一和第二逆变器支路部50、52，而第二逆变器支路42包括被第四端子60所分开的第三和第四逆变器支路部56、58，以及第三逆变器支路44包括被第五端子66所分开的第五和第六逆变器支路部62、64。

[0053] 每个逆变器支路部50、52、56、58、62、64包括两个相互串联连接的合理化模块（rationalised module）68。本发明的其他实施例在每个逆变器支路部50、52、56、58、62、64中可能包括少于，或者，更为优选地，多于两个合理化模块。

[0054] 每个合理化模块68包括第一和第二组70、72串联的电流控制元件74，第一和第二组70、72串联的电流控制元件74以全桥配置与能量存储器件76并联，该全桥配置定义了可以提供零、正和负电压的2象限双极合理化模块。

[0055] 在所示的实施例中，能量存储器件76是第二电容器78，尽管诸如燃料电池、光伏电池和蓄电池之类的其他能量存储器件也是可能的。

[0056] 如图3（a）至3（c）更清楚地示出，每组70、72的电流控制元件74包括第一有源开关元件80和无源电流检查元件82。

[0057] 如图3（a）、3（b）和3（c）所分别示意性地示出，第一有源开关元件80选择性地引导电流通过能量存储器件76（即，第二电容器78），从而提供期望的零、正或者负电压。在所示的实施例中，每个第一有源开关元件80由以绝缘栅双极晶体管（IGBT）形式的半导体器件84组成。每个第一有源开关元件80也包括与其并联连接的反向并联二极管86。

[0058] 在本发明的其他实施例（未示出）中，每个第一有源开关元件80可以是不同的半导体器件，比如，门极可关断晶闸管、场效应晶体管（FET）、绝缘门极换向晶闸管或者集成门极换向晶闸管。

[0059] 同时，无源电流检查元件82将通过合理化模块68的电流限制为单向，以使得每个合理化模块68仅在一个方向上传导电流，在所示的实施例中，该方向从第一高电压DC功率传输网络16分别到第三、第四或第五端子54、60、66。每个无源电流检查元件82为第一二极管88。

[0060] 每个逆变器支路部50、52、56、58、62、64额外地包括第二有源开关元件90以选择性地将每个逆变器支路部50、52、56、58、62、64切换为逆变器32的期望操作所需要的电路。

[0061] DC到DC变换器组件30也包括整流器92，整流器92具有第六和第七端子94和96，第六和第七端子94和96在使用中可连接到第二高电压DC功率传输网络18。

[0062] 整流器92分别通过第一、第二和第三链接98、100、102被连接到逆变器32的第三、第四和第五端子54、60、66中的每一个。每个链接98、100、102经由大功率变压器104将逆变器32和整流器92相互连接。

[0063] 更具体地，整流器92包括分别对应于第一、第二和第三逆变器支路40、42和44的第一、第二和第三整流器支路106、108、110。每个整流器支路106、108、110包括被第八端子116a、116b和116c所分开的第一和第二整流器支路部112a、114a、112b、114b、112c、114c，并且每个第八端子116a、116b、116c由相应的第一、第二或第三链接98、100、102连接到逆变器
32的相应的第三、第四和第五端子54、60、66。

[0064] 在所示出的实施例中，每个整流器支路部112a、114a、112b、114b、112c、114c包括如上文所述的两个串联连接的合理化模块68。本发明的其他实施例（未示出）在每个整流器支路部112a、114a、112b、114b、112c、114c中可能包括少于或者多于两个合理化模块68。

[0065] 每个整流器支路部112a、114a、112b、114b、112c、114c也包括以第二二极管118形式的无源电流检查元件82以在相关联的整流器支路106、108、110未导通的情况下提供关断状态占空比的部分。

[0066] 整流器92也包括以第一电容器48形式连接在第六与第七端子94、96之间的又一电压存储器件46，以向交流电流纹波提供路径并且使第二高电压DC网络18的第二DC电压V2稳定。

[0067] DC到DC变换器组件30也包括控制器（未示出），以在期望的高频（即，大于500Hz）或者期望的低频（即，大约50至60Hz）下对合理化模块68进行切换。

[0068] 在使用中，变换器组件30按如下方式运行。

[0069] 通过第一高电压DC功率传输网络16来提供第一DC电压V1到逆变器32的第一和第二端子34、36。

[0070] 逆变器32选择性地切换其第一逆变器支路40中的2象限双极合理化模块68，以在第一DC电压V1加上和减去电压阶跃（即，“上推”和“下拉”），从而在逆变器32的第三端子54处合成第一交流电压相位分量VAC1。

[0071] 合成电压相位分量VAC1具有大体上正弦的波形，尽管在其他实施例中波形的形状可以不同（例如，趋向于方波形）。

[0072] 通过这种方式，逆变器32控制第一DC电压V1的幅度与第一交流电压相位分量VAC1的幅度的比例，即，控制第一DC电压V1与第一交流电压相位分量VAC1的幅度比例。

[0073] 通过前述方式，逆变器32合成通过第一链接98经由大功率变压器104从逆变器32导通到整流器92的交流电压VAC的第一相位。

[0074] 就这一点而言，应当注意，通常通过位移了120电角度的正弦电压和电流来在三相网络中传输功率。每一相分配随二次谐波分量波动的功率，但是当三相组合后，其总和是稳定的，因为二次谐波分量相消。

[0075] 以与上面所提及的与第一逆变器支路40有关的方式类似的方式，逆变器32切换第二和第三逆变器支路42、44中的合理化模块68，以在其第四和第五端子60、66处分别合成交流电压相位分量VAC2、VAC3。

[0076] 第二和第三链接100、102经由功率变压器104导通相应的交流电压相位分量VAC2、VAC3到整流器92。

[0077] 分别经由第一、第二和第三链接98、100、102从第一高电压DC功率传输网络16转移到第二高电压DC功率传输网络18的电流的幅度根据变压器匝数比的变化而变化。

[0078] 大功率变压器104因此用来增加或者减小在第三、第四和第五端子54、60、66处所产生的各个交流电压相位分量VAC1、VAC2、VAC3，以便在从第一高电压DC功率传输网络16转移到第二高电压DC功率传输网络18的功率中维持平衡。

[0079] 整流器92选择性地切换其第一、第二和第三整流器支路106、108、110中的2象限双极合理化模块68以在第二高电压DC网络18的第二DC电压V（2 出现在整流器92的第六和第七端子94、96两端）上加上和减去电压阶跃，从而产生出现在功率变压器104的整流器侧（即，所示出的实施例中的高电压侧）的交流电压相位分量VAC1、VAC2、VAC3。

[0080] 在功率变压器104的高电压侧上的交流电压分量VAC1、VAC2、VAC3与功率变压器104的逆变器侧（即，低电压侧）上的交流电压分量VAC1、VAC2、VAC3之间引入小相位角差异，以使得功率从逆变器32流到整流器92。

[0081] 逆变器32和整流器72两者的合理化模块68可以改变变压器104两侧中任一侧上的交流电压VAC并且因此提供改变第一与第二网络16、18之间的第一与第二DC电压V1、V2的比例的又一方法。

[0082] 在使用中，变换器组件30也能够响应于并且隔离可能发生于第一或者第二高电压DC功率传输网16、18之一中的故障。

[0083] 例如，如图4所示意性地示出的那样，如果故障发生在第二网络18中，则逆变器32与整流器92之间的第一、第二和第三链接98、100、102中的每一个两端的电压下跌（collapse）到零（即，在由整流器92内的反向并联二极管86来连通的链接98、100、102处存在对称的三相短路）。

[0084] 在下跌链接98、100、102的情况下，逆变器32中的反向并联二极管86变为反向偏置，因为第一DC电压V1大于链接98、100、102处的（零）交流电压VAC。

[0085] 因此，电流无法从第一网络16到达链接98、100、102或者第二网络18。

[0086] 因此，变换器组件30阻止故障从一个DC网络到另一个DC网络的传播。即使在逆变器32和整流器92中的每一个的合理化模块包括半桥开关配置的情况下，变换器组件30也能够提供这样的故障阻止。

[0087] 根据本发明的第二实施例的DC到DC变换器组件130如图5所示并且与图2中所示的第一变换器组件30类似。因此，相似的特征共用相同的附图标记。

[0088] 然而，第二变换器组件130与第一变换器组件30的不同之处在于：第一、第二和第三链接98、100、102中的每一个将整流器92直接与逆变器32电连接，即，逆变器32的第三、第四和第五端子54、60、66中的每一个通过相应的第一、第二或第三链接98、100、102被直接连接到整流器92的相应的第八端子116a、116b、116c。

[0089] 另外，与第二变换器组件130的逆变器32相关联的控制器（未示出）被配置成将每个逆变器支路40、42、44的相应逆变器支路部50、52、56、58、62、64切换为同时导通，以将流入逆变器32内的电流IINV的一部分转移出相应的链接98、100、102，相应的链接98、100、102电连接到指定的逆变器支路40、42、44。

[0090] 特别地，控制器被配置成：

[0091] （a）将第一逆变器支路40的第一和第二支路部50、52切换为同时导通以将流入逆变器32内的电流IINV的电流部分IDIV1转移出第一链接98，以使得电流部分ILINK1流过第一链接98（其中，ILINK1

[0092] （b）将第二逆变器支路42的第三和第四支路部56、58切换为同时导通以将流入逆变器32内的电流IINV的电流部分IDIV2转移出第二链接100，以使得电流部分ILINK2流过第二链接100（其中，ILINK2

[0093] （c）将第三逆变器支路44的第五和第六支路部62、64切换为同时导通以将流入逆变器32内的电流IINV的电流部分IDIV3转移出第三链接102，以使得电流部分ILINK3流过第三链接102（其中，ILINK3

[0094] 在逆变器32在第一DC电压V1上加上和减去电压阶跃从而将由整流器92所合成的各种交流电压相位分量VAC1、VAC2、VAC3合成为第二DC电压V2方面，第二变换器组件130以与第一变换器组件30类似的方式运行。

[0095] 然而，第二变换器组件130的不同之处在于：控制器将每个逆变器支路40、42、44中的各个逆变器支路部50、52、56、58、62、64切换为同时导通从而将流到逆变器32附近的第一DC电流IINV的各个电流部分IDIV1、IDIV2、IDIV3转移出相应的链接09、100、102，以使得数额减小的电流ILINK1、ILINK2、ILINK3流过每个链接98、100、102到达整流器。

[0096] 尽管未示出，但为清楚起见，当逆变器支路部50、52、56、58、62、64进入到同时导通状态时，每个逆变器支路部50、52、56、58、62、64可以包括电感以帮助控制转移电流IDIV1、IDIV2、IDIV3。

[0097] 电感也可以包括在第一、第二和第三链接98、100、102中的每一个中，以方便对从逆变器32到整流器92的功率流进行控制。

[0098] 进入整流器92的数额减小的电流ILINK1、ILINK2、ILINK3由整流器92合成为小于第一DC电流IINV的第二DC电流IREC。

[0099] 第一和第二DC电流IINV、IREC之间的差异允许第二变换器组件130维持输入功率（即，IINV x V1）与输出功率（即，IREC x V2）之间的平衡，并且因此避免对逆变器32与整流器92之间的大功率变压器的需要，从而进一步节约了第二变换器组件130的尺寸、重量和成本。

[0100] 图6示意性地示出了根据本发明的第三实施例的DC到DC变换器组件140。

[0101] 第三DC到DC变换器组件140与第一DC到DC变换器组件140类似，并且相似的特征共享相同的附图标记。特别地，第三DC到DC变换器中的逆变器32与第一变换器组件30的逆变器32相同。

[0102] 然而，第三变换器组件140包括第二整流器142，第二整流器142不同于第一变换器组件30中的整流器92。

[0103] 更具体地，第二整流器142的整流器支路106、108、110中的整流器支路部112a、114a、112b、114b、112c、114c只包括以第二二极管形式的无源电流检查元件82，即，每个整流器支路部112a、114a、112b、114b、112c、114c省略了合理化模块68。这样的配置进一步节约了第三变换器组件140的尺寸、重量和成本。

[0104] 在使用中，第三变换器组件140的逆变器32和大功率变压器104以与第一变换器组件30的方式本质上相同的方式运行。

[0105] 第二整流器142中的第二二极管118被配置成标准三相二极管整流器，而不具有由包括在逆变器32中的合理化模块68所提供的交流电压波成形功能。按照这种方式，第二整流器142将变压器104处的交流电压VAC转换为第二DC电压V2。

[0106] 在此操作期间，变压器104任一侧上的各个交流电流ILINK和直流电流IREC将包含一些谐波失真，但这对于这样简单的整流器配置而言是正常的并且对于很多功率传输应用而言是完全可接受的，特别地，如果交流电压VAC为高频（例如，500Hz）。

[0107] 如图7所示，根据本发明的第四实施例的DC到DC变换器组件一般地由附图标记150来标明。

[0108] 第四变换器组件150与第三变换器组件140类似并且相似的特征用相同的附图标记来识别。

[0109] 第四变换器组件150包括第二逆变器152，第二逆变器152不同于前述变换器组件30、130、140每一个中的第一逆变器32。

[0110] 第二逆变器152包括第一和第二逆变器支路40、42，第一和第二逆变器支路40、42配置有上文针对第一、第二和第三变换器组件30、130、140所描述的逆变器支路部50、52、56、58和合理化模块68。

[0111] 然而，第二逆变器152的第三逆变器支路44的不同之处在于：第五和第六逆变器支路部62、64中的每一个包括以无源第三电容器154形式的电压存储器件46。

[0112] 在使用中，第二逆变器152操作两相开关机制（regime）从而从由第一和第二逆变器支路40、42所提供的两个有源电压源以及第三参考电压中形成平衡三相交流电压VAC。

[0113] 特别地，第二逆变器152的第一和第二逆变器支路40、42中的每一个以与上文所描述的方式相同的方式操作从而在其第三和第四端子54、60处合成各自的交流电压相位分量VAC1、VAC2。

[0114] 同时，位于各个无源第三电容器154之间的第五端子66处于参考电压电位VRE（F 例如，零伏特）。实际上，在本发明的其他实施例中，第五端子66可以接地。

[0115] 如图8（a）所示意性地示出的那样，第二逆变器152生成相对于参考电压VREF相距60°的第一和第二电压矢量VVEC1和VVEC2。

[0116] 然而，如图8（b）所示，介于第一、第二和第三链接98、100、102中的每一个之间的电压具有相等的幅度并且相距120电角度。这是因为变压器（例如，具有星形连接初级绕组的变压器）是由VVEC1、VVEC2以及经历中线电压VNEU的中性点来馈电的。

[0117] 图9示出了根据本发明的第五实施例的DC到DC变换器组件160。

[0118] 第五变换器组件160与图6中示出的第三变换器组件140类似，但是不同之处在于：逆变器32包括只包括第一和第二逆变器支路40、42并且第二整流器142只包括第一和第二整流器支路106、108。按照同样的方式，第五逆变器组件160只包括介于所述逆变器32和整流器142之间的第一和第二链接98、100。

[0119] 同样地，除了只处理第一和第二交流电压相位分量VAC1、VAC2之外，第五变换器组件160以与第三逆变器组件140的方式完全一样的方式运行。

[0120] 图10示出了根据本发明的第六实施例的又一DC到DC变换器组件170。

[0121] 第六变换器组件170与第五变换器组件160的类似之处在于：第三逆变器172和第二整流器142中的每一个只包括第一和第二支路40、42、106、108。

[0122] 第三逆变器172与第一变换器组件150的第二逆变器152类似。特别地，第三逆变器172包括第一逆变器支路40，第一逆变器支路40配置有如上文所述的逆变器支路部50、52和合理化模块68。

[0123] 然而，第三逆变器172的第二逆变器支路42的不同之处在于：第三和第四逆变器支路部56、58中的每一个包括以无源第三电容器154形式的电压存储器件46。

[0124] 在使用中，第三逆变器172的第一逆变器支路40以与上文的方式相同的方式操作，以在其第三端子54处合成交流电压相位分量VAC1。

[0125] 第二逆变器支路42中的无源第三电容器154经由第二链接100向变压器104提供参考电压点（例如，零电压）。当第一逆变器支路部50中的合理化模块68被接入电路时，第一链接98经历正电压。同样地，当第二逆变器支路部52中的合理化模块68被接入电路时，第一链接98经历负电压。

[0126] 因此，变压器104在第一和第二链接98、100之间经历交替双向电压波形VAC。在实际的大功率应用中，第一逆变器支路40中的大量合理化模块68意味着变压器104的电压可以跟随正弦或者（如果优选的话）更复杂的波形。

[0127] 第二整流器142中的第二二极管118被配置成标准单相二极管整流器，而不具有由包括在第二逆变器172中的合理化模块68所提供的交流电压波成形功能。按照这种方式，第二整流器142将变压器104处的交流电压VAC转换为第二DC电压V2，第二整流器142的AC和DC侧上的电流再次包含一些谐波失真，对于如此简单的整流器配置这是正常的。